JP4975109B2 - ２次元コード及びそのデコード方法、その２次元コードを適用する印刷出版物 - Google Patents

Description

本発明は、２次元コード及びそのデコード方法、印刷出版物への用途に関する。

一般的に、人々は、本や新聞などの伝統的な出版物を目で読む時間が長くなると、目が疲れやすくなり、そして、このような情報の取得方法がつまらなく、また、盲人又は目の不自由な人が、このような伝統的な出版物を読むことができない。そのため、近年、２次元コードの音声による読取装置によって、読者の聞き取りのため、本の内容に対してデコードの発音を行い、読取や記憶の効率を確保するという音声による出版物の読み取りがあり、盲人又は目の不自由な人に役立っている。

一般的に、２次元コードは、主な形式が平文符号である。音声による読み取りの出版物において、２次元コード符号が文字段落の間や紙面のある目立つ位置にはっきり印刷されおり、リーダを２次元コード符号に位置合わせすれば読み出すことができる。このような平文符号は、通常シングルコードの形で版面の空白箇所にしか現れられないため、版面の綺麗さに多少影響を与える。又、平文符号を見つけ易いために、平文符号は、通常大きく印刷され、印刷の精度へのリクエストが低く、一方、読み取りの場合、リーダヘッドの開口を大きくする必要がある。

ところが、市場には、従来の２次元コードで発音位置を標識する２次元コードの音声による読取装置が既にあり、発音のインデックスの数に限度があることによって、違う出版物が同じの符号化コードを共有し、読取装置の発音ファイルを目標となる出版物に対応させ、読み取りの発音内容が混乱して滅茶苦茶な状態になっている。

本発明は、主な目的として、データの格納に適合し、読み取り易く、デコード演算法が簡単な２次元コード及びそれのデコード方法、その２次元コードの格納の応用に従うマルチメディア情報のインデックス情報の出版物を提供することにあり、このような２次元コードは、出版物が一般の従来の印刷条件で達成することができるように設計され、更に印刷出版物に適用し、より便利で確実に使用される。

上記の目的を達成するために、本発明は、先ず、コードパターン符号は、異なる光学反射率を具備するバーコードユニットを下地に配列することによって構成され、又、前記のコードパターン符号は矩形であり、前記の符号の前記のバーコードユニットは、等ピッチによる配列の中実点であり、コードパターンの四角に位置するユニットが境界の位置決めと認識のための位置決め点であり、その他のユニットがデータ点であり、前記の位置決め点の面積がデータ点の面積より大きいことを特徴とする２次元コードである。

上記の２次元コードでは、前記のデータ点ユニットのすべてが隣接する前記の位置決め点ユニットの中心の接続により構成される矩形枠にある。前記のコードパターン符号は、下地に繰り返し配列されると共に、シームレスジョイントにより、少なくとも同じのコードパターン符号を２つ備え、且つ隣接するコードパターンが位置決め点を共用するコードパターンアレイに形成される。

上記の２次元コードでは、前記のバーコードユニットの形状が中実点であることが好ましく、前記の位置決め点ユニットの直径がデータ点ユニットの直径の二倍になる。
上記の２次元コードでは、前記のコードパターン符号が１０×１０個のバーコードユニットを備え、位置決め点を除き、隣接するデータ点を８つずつで１組とし、１つの符号語を示し、前記の位置決め点ユニットの座標は、それぞれ（０，０）、（９，０）、（０，９）及び（９，９）であり、位置決め点の座標により規定された基盤座標系において、データ点ユニットが１２組に分け、それぞれ１つの符号語を示し、第１の組に含まれるユニット座標が（１，０）、（２，０）、（０，１）、（１，１）、（２，１）、（０，２）、（１，２）、（２，２）であり、第２の組に含まれるユニット座標が（３，０）、（４，０）、（５，０）、（６，０）、（３，１）、（４，１）、（５，１）、（６，１）であり、第３の組に含まれるユニット座標が（７，０）、（８，０）、（７，１）、（８，１）、（９，１）、（７，２）、（８，２）、（９，２）であり、第４の組に含まれるユニット座標が（３，２）、（４，２）、（２，３）、（３，３）、（４，３）、（２，４）、（３，４）、（４，４）であり、第５の組に含まれるユニット座標が（５，２）、（６，２）、（５，３）、（６，３）、（７，３）、（５，４）、（６，４）、（７，４）であり、第６の組に含まれるユニット座標が（０，３）、（１，３）、（０，４）、（１，４）、（０，５）、（１，５）、（０，６）、（１，６）であり、第７の組に含まれるユニット座標が（８，３）、（９，３）、（８，４）、（９，４）、（８，５）、（９，５）、（８，６）、（９，６）であり、第８の組に含まれるユニット座標が（２，５）、（３，５）、（４，５）、（２，６）、（３，６）、（４，６）、（３，７）、（４，７）であり、第９の組に含まれるユニット座標が（５，５）、（６，５）、（７，５）、（５，６）、（６，６）、（７，６）、（５，７）、（６，７）であり、第１０の組に含まれるユニット座標が（０，７）、（１，７）、（２，７）、（０，８）、（１，８）、（２，８）、（２，９）、（２，９）であり、第１１の組に含まれるユニット座標が（３，８）、（４，８）、（５，８）、（６，８）、（３，９）、（４，９）、（５，９）、（６，９）であり、第１２の組に含まれるユニット座標が（７，７）、（８，７）、（９，７）、（７，８）、（８，８）、（９，８）、（７，９）、（８，９）である。

次に、本発明は、正常に読み取るための文字図形と、機器で認識するための２次元コードが印刷されており、前記の２次元コードのコードパターン符号が、異なる光学反射率を具備するバーコードユニットを下地に配列することによって構成され、前記のコードパターン符号は矩形になり、前記の符号の前記のバーコードユニットは、等ピッチによる配列の中実点であり、コードパターンの四角に位置するユニットが境界の位置決めと認識のための位置決め点であり、その他のユニットがデータ点であり、前記の位置決め点の面積がデータ点の面積より大きいことを特徴とする印刷出版物を提供する。

上記の印刷出版物では、前記のデータ点ユニットのすべてが隣接する前記の位置決め点ユニットの中心の接続により構成される矩形枠にある。前記のコードパターン符号は、下地に繰り返し配列されると共に、シームレスジョイントにより、少なくとも同じのコードパターン符号を２つ備え、且つ隣接するコードパターンが位置決め点を共用するコードパターンアレイに形成される。

上記の印刷出版物では、前記のバーコードユニットの形状が中実点であることが好ましく、前記の位置決め点ユニットの直径がデータ点ユニットの直径の２倍になる。
上記の印刷出版物では、前記のコードパターン符号が、通常の読み取りの環境に一目での視認が不可能になり、又は、一般の印刷された文字図形に対して、前記のコードパターン符号が一目で見易くない。

上記の印刷出版物では、前記のバーコードユニットは、深色のユニットと浅色のユニットが含まれ、それぞれ２進法の値における１と０を示し、前記の浅色のユニットが、直接に用紙又はその他の印刷媒介の地色により表示される。前記のコードパターンのユニットは、赤外スペクトルの光に対して異なる反射率を発現すると共に、可視スペクトル内の光に対して同一の反射率を発現する赤外インクにより印刷され、前記のコードパターン卜を覆うその他の印刷内容は、赤外スペクトルの光に対して透過性を発現するインクにより印刷される。

上記の印刷出版物では、前記の２次元コードの持参する情報が、前記の出版物の出版種類インデックスコードと、前記の出版物における異なる部分の内容に対応するマルチメディア情報インデックスコードを含む。

前記の出版物の出版種類インデックスコードと、前記の出版物における異なる部分の内容に対応するマルチメディア情報インデックスコードは、一定の桁数を有する６個の機能ブロック、即ち語種番号、分類番号、種目番号、ページ番号、コード番号、補正番号を有し、その中、語種番号は、語種数字シンボルであり、出版物の語種により決定されており、分類番号は、ある語種の出版物分類数字シンボルであり、出版物の図書類別により決定されており、種目番号は、ある語種出版物における分類されたある図書の具体種目を示し、流れ番号でもよく、ページ番号は、インデックスコードの内容に対応する前記の出版物のページナンバーの数字であり、コード番号は、出版物に用いる２次元コードの紙面に使用される２次元コードの数量と、付けた順序に対応する番号であり、補正番号は、インデックスコードの正誤を検査する。

前記の出版物の出版種類インデックスコードと、前記の出版物における異なる部分の内容に対応するマルチメディア情報のインデックスコードは、１６桁の１０進数を含み、その中、機能ブロック毎の長さについて、それぞれ語種番号が１桁、分類番号が２桁、種目番号が６桁、ページ番号が４桁、コード番号が２桁、補正番号が１桁である。前記の出版種類インデックスコードと、前記のマルチメディア情報インデックスコードの補正位の数値は、コードの前の１５個の１０進数による計算によって取得し、計算方法として、それぞれ順次に出版物のマルチメディア情報インデックス番号の前の１５個の１０進数を一位ずつで基数とし、“１”と“２”を重み付け因子に、取得した基数の段の１０進数に対応して掛け、そして、各積の和を係数１０で割り、即ち、各段の基数を重み付け因子に掛け、積が１０より大きい場合、各項の積の和を求める時その項の積の１０の位の数を１の位の数に加算し、各項の積の和が１０より少ない場合、その積の和を１０に加算したものを係数１０で割り、その残数と１０の差が、補正位の数値になる。

そして、本発明は、以下のような、
（１）読取機器でコードパターンを読み取り、グレイコードパターンの画像を取得し、
（２）前記のグレイコードパターンの画像に対して２値化処理を行い、２値化画像を取得し、
（３）２値化画像に対してデータ解析を行い、点ごとのエッジを検出し、エッジ画像を取得し、
（４）エッジ画像に対してデータ解析を行い、その中の閉合境界を追跡すると共に、その中のすべての非閉合境界を捨て去り、閉合境界の画像を取得し、
（５）閉合境界の画像に対してデータ解析を行い、閉合境界毎の面積を算出し、位置決め点ユニットを選別し、
（６）位置決め点ユニットに対して矩形マッピングを行い、単独のコードパターン符号の画像を１つ選定し、
（７）そのコードパターン符号の画像におけるデータ点を組み分け、
（８）データ点のマトリクスを再構成し、
（９）符号語を回復させる
ステップを含む２次元コードのデコード方法を提供する。

上記の方法では、前記のステップ（５）にて位置決め点ユニットを選別する工程が、以下のような、
（５１）閉合境界毎の面積を算出し、そして、すべての閉合境界の面積の柱状図を統計し、面積の柱状図における最も集中分布の面積値Ｓ_０を取り出し、
（５２）面積がＳ_０を中心とした規定に合わせる誤差範囲内にある閉合境界は、データ点ユニットであり、面積がＳ_０の所定の倍数になると共に規定に合わせる誤差範囲内にある閉合境界は、位置決め点ユニットであることを含む。

上記の方法では、所定のバーコードユニットの形状がドットである場合に、前記のステップ（５）の前に、更にステップ（５’）にドットを認識する工程、即ち
（５１’）閉合境界におけるすべての境界点の画素の横座標を加算した和を境界点の総数で割り、閉合境界の中心点の画素の横座標ｕを得、又、すべての境界点の画素の縦座標を加算した和を、境界点の総数で割り、閉合境界の中心点の画素の縦座標ｖを得、
（５２’）閉合境界の中心点の画素の座標（ｕ、ｖ）により４つの方向へ閉合境界の直径を走査して探すことによって、それぞれ４つの長さの値ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４を得、
（５３’）平均直径をｄ＝（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）／４とし、円形の真円度をＮ＝｜ｄ−ｄ１｜／ｄ＋｜ｄ−ｄ２｜／ｄ＋｜ｄ−ｄ３｜／ｄ＋｜ｄ−ｄ４｜／ｄとして定義し、
（５４’）閉合境界毎にそのＮ値を算出し、実測統計による結果に基づいて、設定閾値Ｔ_Ｎより大きいＮ値の閉合境界を捨て去り、残りの閉合境界をバーコードのドットユニットの境界とすることを含む。

上記の方法では、前記のステップ（６）にて位置決め点ユニットに対して矩形マッピングを行う工程が以下のような、
（６１）画像の中心から最も近い１つの位置決め点を第１の基準点として選出し、
（６２）第１の基準点から最も近いもう１つの位置決め点を第２の基準点として選出し、
（６３）２つの基準点より構成される辺を目標矩形の基準辺とし、第１の基準点を原点に、第２の基準点の極座標（ｒ_０、θ_０）を算出し、
（６４）第１の基準点に対する他の位置決め点の極座標（ｒ_ｉ、θ_ｉ）を算出し、但し、ｉ∈［１〜ｎ］になり、ｎが位置決め点ユニットの総数であり、
（６５）基準辺に対して、第１の基準点を中心に、存在可能な４つのコードパターン符号の外接矩形におけるその他の位置決め点の極座標
Ｐ_１＝（ｒ_０、θ_０）
Ｐ_２＝（ｒ_０＊１．４１４、θ_０＋４５）、Ｐ３＝（ｒ_０＊１、θ_０＋９０）
Ｐ_４＝（ｒ_０＊１．４１４、θ_０＋１３５）
Ｐ_５＝（ｒ_０＊１、θ_０＋１８０）
Ｐ_６＝（ｒ_０＊１．４１４、θ_０＋２２５）
Ｐ_７＝（ｒ_０＊１、θ_０＋２７０）
Ｐ_８＝（ｒ_０＊１．４１４、θ_０＋３１５）
を算出し、但し、Ｐ_０が第１の基準点であり、Ｐ_１が第２の基準点であり、すべての極座標の角度を［０、３６０］度の範囲内に定め、
（６６）ステップ（６４）の算出結果から、Ｐ_１からＰ_８までとマッピングする極座標点を探すと共に、第１の目標矩形をＰ_０、Ｐ_１とＰ_２、Ｐ_３によるマッピング点より構成するが、マッピングできない場合、第２の目標矩形をＰ_０とＰ_３、Ｐ_４及びＰ_５によるマッピング点により構成し、又、依然としてマッピングできない場合、第３の目標矩形をＰ_０とＰ_５、Ｐ_６及びＰ_７によるマッピング点により構成し、又、依然としてマッピングできない場合、第４の目標矩形をＰ_０、Ｐ_１とＰ_８、Ｐ_７によるマッピング点により構成し、又、依然としてマッピングできない場合、デコードが失敗になってしまうことを含む。

上記の方法では、前記のステップ（７）にてデータ点を組み分ける工程が以下のような
（７１）位置決め点の４点座標で１つの閉合四角形を描き、
（７２）データ点が上記の現在のコードパターンのデータ点に属するデータ点の四角形に位置するかどうかを判断する。前記のステップ（７２）にて１つの点が四角形内にあるかどうかを判断する方法として、それぞれ１つの点が四角形の対応する２組の辺の間にあるかどうかを判断し、そうである場合、その点が四角形にあり、そうでない場合、その点が四角形になく、但し、両辺の直線方程式をｙ＝ｋ_１＊ｘ＋ｂ_１、ｙ＝ｋ_２＊ｘ＋ｂ_２とすれば、点（ｘ_０、ｙ_０）が両辺の間にある条件が、（ｋ_１＊ｘ_０＋ｂ_１−ｙ_０）＊（ｋ_２＊ｘ_０＋ｂ_２−ｙ_０）＜０になることを含む。

上記の方法では、前記のステップ（８）にてデータ点のマトリクスを再構成する工程が以下のように、
（８１）四角の位置決め点ユニットモジュールの座標を設定することで、バーコードユニット毎に基盤座標を設定し、
（８２）座標補正公式に基づいて、データ点毎の中心座標に応じて、バーコード符号の基盤に対応する座標を算出することを含む。

以上の技術提案を採用するので、本発明は、以下の有用な効果がある。
本発明の２次元コードは、コードパターン符号の四角にデータ点より大きい面積の位置決め点を利用すると共に、コードパターン符号アレイが位置決め点を共用し、これにより、クワイエットゾーンに対する２次元コードの要求を排除するため、同じのコードパターンを繰り返し印刷し、シームレスジョイントによりコードパターンアレイに形成することができ、コードパターンの取得が簡易になり、また、バーコードのデコード演算法を簡単化することにより、コードパターンをよりコンパクトに小さく印刷でき、コーディングの効率を向上する。
本発明の２次元コード符号は、一目ではっきり見えなくても良く、又、空白の版面を専有する必要がないため、出版物の印刷組版に影響を与えることがなく、便利で快適に使用することができる。
本発明の２次元コードは、応用が非常に簡易で、データの読み出しが快速で、確実性が高く、エラーコード率が低い。機器への要求が低いから、広範囲での応用が可能になる。

本発明の２次元コードの出版物によれば、同一のコードを繰り返し配列して、大きい面積で印刷するので、リーダによる読み出しがし易くなり、そして、“位置合わせ”という動作を行う必要がないから、リーダをどこに置いても、リーダの読み取り範囲に位置するコードがある。繰り返し大きい面積で印刷する場合には、文字が２次元コードの配列エリアを覆う時、ある２次元コードが文字同士の間から完全に露出し、又は、異なるインクを利用することにより、バーコードを覆う印刷内容に対する読取機の透視効果が発生し、２次元コードの読み出しを簡単化することができる。

本発明の２次元コードによれば、すべての出版物においてすべての音声インデックス番号に対して、繰り返しなしでコーディングすることができるので、このような２次元コードを使用した出版物は、完全に新たな種類の出版物になる数量条件を備え、又、デコードの演算法は、演算量が少なく、デコードの時間がより短いため、コストの低いハードウェアを利用することにより、本発明の２次元コードを応用する出版物のコストを低減させる。２次元コードのユニットモジュールは、２種類の色を取り、フォアグランド色の輝度値とバックグラウンド色の輝度値とに差が十分ある限り、バーコードの読み取りの容易性を確保することができ、又、バックグラウンド色は、直接に用紙又はその他の印刷媒介の地色を利用するために、印刷のコストを低減させることができる。

本発明の実施例のシングルコードパターン符号を示す図である。 本発明の実施例の複数のコードパターンが隣接して繰り返し配列されることを示す図である。 本発明の２次元コードのデコードのフローチャートである。 リーダによって取得された本発明の２次元コードの原始画像である。 図４に示す原始画像の強調画像である。 図５に示す原始画像の２値化の画像である。 境界を検出する時ある画素に隣接する画素への定義を示す図である。 図６に示す２値化画像に対して境界検出を行うことにより取得した境界画像である。 閉合境界の画像の円形の真円度への算出を示す図である。 デコードの流れにおける位置決め点の選別の結果を示す図である。 デコードの流れにおける位置決め点への矩形マッピングを示す図である。 位置決め点への矩形マッピングの結果を示す図である。 デコードにより再構成されるバーコード符号のドットのレイアウト図である。

以下、添付図面を参照しながら具体的な実施例により本発明を更に詳細に説明する。
本発明の２次元コードは、コードパターンのバーコードユニットがドットでも良く、その他の形状の中実点でも良い。１つずつの黒点は、１つのバーコードユニットに相当し、これに対して、１つずつの白点も１つのバーコードユニットであり、黒点の値が１であれば、白点の値が０になり、逆でも同じようなことになる。白点は、印刷せずに、直接用紙等印刷媒介の地色を用いても良い。

黒点の直径は、印刷できるように十分に大きいが、具体的にプリンタにより決定される。コーディングの場合、ＲＳコーディングを利用することによって、十分な誤り訂正の機能を確保する。デコード演算法は、コストの低いＭＣＵを作動させるように演算量が小さい。

本発明の２次元コードは、暗証符号として印刷されてよく、即ち、コードパターン符号が日差しで、一目での視認が不可能になり、専用の機器又は所定の光による照射により発現される。暗証符号は、一目で探すように、拡大して平文で印刷されてもよく、又は、文字の大きさに相当するアレイに配列して、黒点を拡大させ平文で印刷されても良いため、本発明の２次元コードは、暗証符号をサポートすることができれば、平文符号をもサポートすることができる。平文符号を印刷する場合、複数のコードパターンの配列により、位置合わせへの要求を減少する。コードパターンの合計辺長をできるだけ小さくすることが望ましい。

図１、図２に示すように、図１は、本発明の実施例のシングルコードパターン符号を示す図であり、図２は、本発明の実施例の複数のコードパターンが隣接して繰り返し配列されていることを示す図である。図１のコードパターン符号において、四角における大きい黒ドットがコードパターンの認識や位置決めの特徴であり、小さいドットがデータを示すためのバーコードユニットであり、大きいドットの直径が小さいドットの直径の両倍であっても良く、大きいドットは何れも深色のものであり、小さいドットは深色のもので１を示し、浅色のもので０を示す。図１には、同一のパタンーを与える隣接する８つずつのドットが１つの符号語を示し、１つのコードパターン符号に１２の符号語があり、且つ、左から右へ上から下へ順次に符号語１〜符号語１２を示す。符号における符号語の座標及び符号語のビット配列順序が、以下の符号語レイアウト表のように定義される。

１つのコードパターン符号において、１２バイトのコーディング容量は、必要に応じてデータコードと誤り訂正コードの長さを適当に割り当てても良い。同一のコードパターンは、フレーミングの命中の確率を向上するように、水平方向と垂直方向に多回数で重ね合い、隣接する２つのコードパターンは、２つの大きい位置決め点を共用することで、コードパターンのシームレスジョイントを達成し、面積効率を最大限に向上することができる。

本発明の２次元コード符号の画像を得れば、デコードを開始する。１つの実施例として、図３に示すデコードフローチャートを参照する。具体的なステップは、画像強調、画像２値化、エッジ検出、閉合境界の追跡、ドット認識、位置決め点の選別、位置決め点のマッピング、データ点の組み分け、データ点のマトリクスの再構成、符号語の回復と誤り訂正を具備する。

デコード流れは、以下のように示す。
（１）画像強調
コードパターンの認識率の向上のため、必要があれば、まず、読み出された図４に示す原始画像に対して画像強調を行い、図５に示す強調画像を取得する。画像強調演算法は、デジタル画像処理の業界に知られる画像強調演算法であるＵＳＭ（Ｕｎｓｈａｒｐ Ｍａｓｋ）演算法を利用しても良く、原理として、まず、元画像に対して２次元ガウスローパスフィルタによりピンぼけの画像を取得し、そして、元画像からそのピンぼけの画像を削り除き、コントラスト強調の画像を取得する。元画像をＦ（ｘ、ｙ）とし、２次元ガウスローパスフィルタを透過して画像Ｕ（ｘ、ｙ）を取得すれば、強調した画像がＶ（ｘ、ｙ）＝Ｆ（ｘ、ｙ）＋Ｋ×（Ｆ（ｘ、ｙ）−Ｕ（ｘ、ｙ））になり、ただし、Ｋが強調係数であり、経験値が１〜４であり、Ｋが大きいほど強調効果大きくなるが、画像のノイズも増幅される。

（２）２値化
強調した画像を取得した場合、２値化処理する必要があり、１つの閾値Ｔ（０＜Ｔ＜２５５）を設定し、Ｔより大きい輝度の画素を白とし、その他の画素を黒とする。画像が強調された後、画素の輝度値の動的範囲が広がり、バックグラウンドの輝度が最大値の２５５に収斂し、ドットを構成する画素の輝度が最小値の０に収斂するので、一定又は動的な閾値Ｔを１つ選択し易くなる。２値化処理して図６に示す画像を取得する。

（３）エッジ検出
２値化による画像に対してエッジ検出を行い、又、エッジ画素が、画素値が０であり、且つ隣接する８つの画素に非０の画素がある画素として定義される。ある画素に隣接する画素は、図７に示すように、番号が０の画素の場合、それに隣接する、且つ番号がそれぞれ１から８の八つの画素として定義される。

１つの画素がエッジ画素であれば、最大輝度２５５にマークされ、そうでなければ、０にマークされる。２値の画像のすべての画素に対してエッジ検出を行い取得した境界画像は、図８に示す。

（４）閉合境界の追跡
閉合境界の追跡の取扱い対象は、前のステップで境界検出により取得した境界画像であり、具体的に、以下のような、
（Ａ）境界画像に対して、行の主な方向へ走査（即ち、左から右へ、上から下へ）を実施すれば、走査された１つ目のエッジ画素を境界追跡の起点画素とするが、エッジ画素がない場合、今回の流れが終わることを示し、
（Ｂ）起点画素の座標を列Ｑに入れると共に、その起点画素を０にマークすることによって、追跡済みを示し、
（Ｃ）起点画素に隣接する８つの画素にエッジ画素があるかどうかを判断し、それがある場合に、何れか１つの画素を次の追跡の起点として選択すると共に、前のステップＢに飛ばして移行するが、それがない場合に、今回の追跡が終わり、列Ｑにおける座標リストが１つの閉合境界であり、候補目標ドットの境界でもあり、又、列Ｑにおける座標リストを格納してからクリアし、上記のステップＡに飛ばして移行するステップを含む。

このフローが終われば、ドット画像の境界が何れも検出されると同時に、一部のノイズ黒点が検出結果に混入する。

（５）ドット認識
該ステップの目的は、ステップ（４）の検出結果から一部のノイズデータ、即ち非円形閉合境界を捨て去り、円の幾何特徴をノイズデータの判断根拠とする。コードパターンに用いる本発明の２次元コードユニットがその他の形状の中実点であれば、そのステップを実行しない。図９に示すように、１つの閉合境界について、先ず、すべての境界点の横座標を加算した和を境界点の総数で割り、閉合境界の中心点の横座標ｕを取得し、そして、すべての境界点の縦座標を加算した和を、境界点の総数で割り、閉合境界の中心点縦座標ｖを取得し、そして、閉合境界の中心点座標（ｕ、ｖ）によって四つの方向へ閉合境界の直径を走査し、それぞれ４つの長さの値ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４を取得し、平均直径をｄ＝（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）／４とし、円形の真円度をＮ＝｜ｄ−ｄ１｜／ｄ＋｜ｄ−ｄ２｜／ｄ＋｜ｄ−ｄ３｜／ｄ＋｜ｄ−ｄ４｜／ｄとして定義し、Ｎの値が小さい程、閉合境界が円である信頼性が高くなる。閉合境界につき、そのＮ値を算出し、実測統計による結果に基づいて、ある個閾値Ｔ_Ｎより大きいＮ値の閉合境界を捨て去り、残りの閉合境界をバーコードのドットの境界とする。

（６）位置決め点の選定
この工程では、認識されたドットから位置決め点を選別する。図１０に示すように、まず、ドット面積の柱状図を統計し、面積の柱状図における最も集中分布の面積値Ｓ_０を取り出せれば、Ｓ_０を中心にする１つの範囲が対応するものがデータ点の面積になり、位置決め点の面積が４＊Ｓ_０を中心にする範囲にあり、これによって、面積の柱状図について、一方がデータ点に対応し、他方が位置決め点に対応する二部分に区分する。このような統計による算出方法は、安定的なものであり、理由として、１つのコードパターンについて、９６のデータ点があり、統計値によると、深色のドットの個数が４８になるため、面積の柱状図は、非常に少ないドット数による統計結果が不安定になる問題を発生することがない。

コードパターンに用いる本発明の２次元コードユニットがその他の非円形の形状の中実点である場合に、そのステップの実行の時、まず、閉合境界内の面積を１つずつ算出し、そして、閉合境界面積の柱状図をそれぞれ統計し、面積柱状図における最も集中分布の面積値Ｓ_０を取り出せれば、Ｓ_０を中心にする１つの範囲が対応するものがデータ点の面積になり、位置決め点の面積がデータ点の面積の数倍になり、その倍数が、予めに確定された位置決め点とデータ点のサイズによって決定される。これによって、面積の柱状図について、一方がＳ_０を中心にデータ点に対応し、他方がＳ_０の数倍を中心に位置決め点に対応するする二部分に区分する。このような方法は、閉合境界内の面積の大きさに基づいてノイズデータを判断するものであり、面積の過小や過大の統計特徴のない閉合境界が捨て去られてしまう。

（７）位置決め点の矩形マッピング
４つの位置決め点によって１つの独立のコードパターンを決定する。この工程では、コードパターンがどれの位置決め点により決定されるかを決定するが、その前提条件として、コードパターン毎の四角の位置決め点により１つの矩形を構成する。この工程は、以下のようになる。

（ａ）画像の中心から最も近い１つの位置決め点を第１の基準点として選出し、
（ｂ）第１の基準点から最も近いもう１つの位置決め点を第２の基準点として選出し、
（ｃ）２つの基準点により構成される辺を目標矩形の基準辺とし、第１の基準点を原点に、第２の基準点の極座標（ｒ_０、θ_０）を算出し、
（ｄ）第１の基準点に対する他の位置決め点の極座標（ｒ_ｉ、θ_ｉ）を算出し、但し、ｉ∈［１〜ｎ］になり、ｎが位置決め点の総数であり、
（ｅ）基準辺に対して、第１の基準点を中心に存在可能な４つの矩形におけるその他の位置決め点の極座標、即ち、
Ｐ_１＝（ｒ_０、θ_０）
Ｐ_２＝（ｒ_０＊１．４１４、θ_０＋４５）、Ｐ３＝（ｒ_０＊１、θ_０＋９０）
Ｐ_４＝（ｒ_０＊１．４１４、θ_０＋１３５）
Ｐ_５＝（ｒ_０＊１、θ_０＋１８０）
Ｐ_６＝（ｒ_０＊１．４１４、θ_０＋２２５）
Ｐ_７＝（ｒ_０＊１、θ_０＋２７０）
Ｐ_８＝（ｒ_０＊１．４１４、θ_０＋３１５）
を算出する。図１１、図１２に示すように、Ｐ_０が前記の第１の基準点であり、Ｐ_１が前記の第２の基準点であり、すべての極座標の角度を［０、３６０］度の範囲内に定め、
（ｆ）ステップ（ｄ）の算出結果から、Ｐ_１からＰ_８までとマッピングする極座標点を探すと共に、第１の目標矩形をＰ_０、Ｐ_１とＰ_２、Ｐ_３によるマッピング点により構成し、第２の目標矩形をＰ_０とＰ_３、Ｐ_４及びＰ_５によるマッピング点により構成し、第３の目標矩形をＰ_０とＰ_５、Ｐ_６及びＰ_７によるマッピング点により構成し、第４の目標矩形をＰ_０、Ｐ_１とＰ_８、Ｐ_７によるマッピング点により構成する。

（８）データ点の組み分け
コードパターンの４つの位置決め点が決定された場合において、位置決め点の４点座標によって１つの閉合四角形を描けば、四角形におけるデータ点が現在のコードパターンのデータ点になる。１つの点が四角形にあるかどうかを判断するには、１つの点がそれぞれ四角形の両対辺の間にあるかどうかを、２回に分けて判断すれば良い。１つの点が両辺の間にあるかどうかを判断する方法は、両辺の直線方程式をｙ＝ｋ１＊ｘ＋ｂ１、ｙ＝ｋ２＊ｘ＋ｂ２とすれば、点（ｘ０、ｙ０）が両辺の間にある条件が、
（ｋ１＊ｘ０＋ｂ１−ｙ０）＊（ｋ２＊ｘ０＋ｂ２−ｙ０）＜０
になるものである。

（９）データ点のマトリクスの再構成
バーコードにおける四角の位置決め点の設計座標を、それぞれ（０，０）、（２０，０）、（０，２０）及び（２０，２０）とすれば、これらの４つの位置決め点の座標に基づいて、以下の座標補正公式に従って、バーコードにおけるデータ点の設計座標
Ｘ’＝Ｋ_０＊ｘ＋Ｋ_１＊ｘ＊ｙ＋Ｋ_２＊ｙ＋Ｋ_３、
Ｙ’＝Ｋ_４＊ｘ＋Ｋ_５＊ｘ＊ｙ＋Ｋ_６＊ｙ＋Ｋ_７
を算出し、ただし、（ｘ’，ｙ’）がバーコードドットの設計座標であり、（ｘ，ｙ）が画像におけるドットの中心座標であり、バーコードにおける四角の位置決め点の設計座標及び画像におけるそれら座標を上記の公式に代入し、８つの８元２次方程式を得、方程式組を解き、Ｋ_０−Ｋ_７を得、Ｋ_０−Ｋ_７を方程式に代入すれば、座標転換方程式を得、画像におけるデータ点毎の中心座標をその方程式組に代入し、バーコードにおけるそのデータ点の設計座標を算出するが、前記の座標転換は、左上角の位置決め原点マッピングを目標マトリクスの原点とするので、バーコードにおける各データ点の設計座標値が奇数になり、転換後の座標値について、最も近い奇数から整数を取る。
（１０）符号語の回復と誤り訂正

図１３に示すように、上記のステップ（９）にて再構成されたデータ点のマトリクスは、コーディング工程の符号語レイアウトの逆工程によって符号語を回復させることができ、又、リード−ソロモンによる誤り訂正演算法によって、コーディングパラメータに対応するデコーダパラメータに基づいてステップ（８）にて取得した符号語に対して誤り訂正を行う。

コンピュータの技術、格納技術の発展に従って、文字画像類の出版物は、対応するマルチメディアビデオ情報を添付したことが多い。図書とは、常に章によっていくつかの部分に分けられると共に、ページナンバーが与えられるものであり、読者は、図書の目次に従って異なる章を選んで読むが、これら図書に対応するマルチメディアビデオ情報も、同様にいくつか対応する部分に分けられ、同様に読者によってインデックスに従って対応する部分を放送することができる。又、例えば、ある出版物は、文字を音声表記したり、異なる文字に翻訳するものであり、なお、マルチメディアでこれらの音声表記や訳文を格納すると共に、インデックスを配置することができる。本発明の２次元コードによれば、このマルチメディア情報のインデックスが図書の対応する箇所、例えば図書の目次及び／或いは図書の異なる章の見出し、又は紙面の異なる箇所に印刷されても良い。同時に、このマルチメディア情報のインデックスは、マルチメディア放送機器にて読み出され、そして、自動に放送したい段落を選び出すこともできる。

本発明の２次元コードは、出版物において、コードパターン符号のアレイを紙面のシェーディングとし印刷されるが、その他の文字内容は、コードパターンを覆い、これによって、読取機器が、コードパターン符号を取得する場合、特別な位置合わせをせず、紙面文字におけるコードパターン符号を取得することができる。又、紙面への組版が、綺麗になる。

本発明の２次元コードを出版物にマルチメディア情報のインデックスとして使用する場合、各種の異なる出版物における１セクションあたりのマルチメディア情報が何れも統一且つ唯一なコードを備えるように、統一のコーディング方式を使用し、このような標準化された統一のコーディングが、マルチメディア情報の出版物の進んだ応用や、交流に役に立つ。

標準化の出版物である２次元コード出版物の出版種類のインデックスコードと、前記の出版物における異なる部分の内容に対応するマルチメディア情報のインデックスコードの編成は、２次元コードの内容が何れも１６桁の１０進数からなり、一定の桁数を備え、語種番号、分類番号、種目番号、ページ番号、コード番号、補正番号より構成される６個の機能ブロックに分けることにより構成される。
例えば、一枚の出版物のマルチメディアは、インデックスコード情報が以下のように示す。

その中において、語種番号とは、出版物の２次元コード編成のため特別に設定された語種数字シンボルであり、語種番号の長さが１桁の１０進数になり、中国語、英語、フランス語、日本語、ドイツ語、ロシア語、スペイン語、その他の語種、及び２つの候補語種に分け、数字の０、１、２、３、４、５、６、７、８、９で対応して表現される。

分類番号とは、出版物の２次元コード編成のため特別に設定された分類数字シンボルであり、“分類”とは、出版物が適合する図書の類別に基づいて特別に設定されることを意味する。この番号は、語種毎の具体な分類数を示す。分類番号が２桁の１０進数になり、２次元コードにおける分類番号が“００〜９９”の間に値を取る。

種目番号とは、出版物２次元コード編成のため特別に設定された種目の表現数字であり、この番号が、ある語種の出版物において、ある分類によって分けられる図書の具体な種目数を示す。種目番号の桁数が６桁の１０進数になり、割り当てる場合に、出版品種の必要や、先後の順序に応じて流れ番号を編成しても良く、２次元コードの種目番号が“００００００〜９９９９９９”の間に値を取る。分類毎の各出版物に対して、１つの異なる種目番号を与えなければならない。

以上の設定では、語種番号は数量を１０個にしても良く、語種毎に、類別（分類）号を１００個にしても良く、類別毎に、書籍を１００万種出版しても良い。そのため、語種ごとに、書籍を１億種出版してもよいから、本コードの発明は、１０億種の出版物の出版に役立つ。

ページ番号とは、出版物の２次元コードに編入されたページナンバーの数字標識を意味する。ページ番号毎の桁数が４桁の１０進数になり、そのマルチメディア情報に基づいて、出版物のページナンバーに対応する流れ番号に応じてページ番号を編成しても良く、又、２次元コード毎のページ番号が、“０００１〜９９９９”の間に値を取る。１万ページを超えた場合、他にＭＰＲ番号を与え、例えば、ある出版物の第２１ページに２次元コードがあれば、この２次元コードのページ番号段の数字が“００２１”である。

コード番号とは、出版物に利用される２次元コードの紙面に用いる２次元コードの数量と、標示順序を意味し、又、それを、２次元コードのコード番号の編成に割り当てられる数値とする。ページ毎のコード番号の桁数が２桁の１０進数になり、ページ毎のコードの次序に基づいて、数字の０１から流れ番号を編成する。
２次元コード毎のコード番号が“０１〜９９”の間に値を取る。例えば、ある出版物の第８ページに１つの２次元コードしかない場合、そのページ番号とコード番号を“０００８０１”で示す。

補正位とは、出版物の２次元コードを編成した最後一桁の数字であり、コードの選用において正誤を検査する。
補正位の数値は、コードの前の１５個の１０進数を算出することによって取得し、算出方法は、順次にそれぞれ出版物のマルチメディア情報のインデックス番号の前の１５個の１０進数を一位ずつで基数とし、“１”と“２”を重み付け因子に、取得した基数の段の１０進数に対応して掛け、そして、各積の和を係数１０で割り、即ち、各段の基数を重み付け因子に掛け、積が１０より大きい場合、各項の積の和を求める時その項の積の１０の位の数を１の位の数に加算し、例えば、１０→１＋０＝１、１６→１＋６＝７、各項の積の和が１０より少ない場合、その積の和を１０に加算したものを係数１０で割り、その残数と１０の差が、補正位の数値になる。そのため、補正位の数値は、１〜１０の何れかの整数に決めており、補正位が１０の場合、“０”で示し、このようなことによって、補正位は、１２３４５６７８９０に決めており、一桁の数である。
例えば、１ １ ６ ０ ６ ３ ４ ５ ２ ０ ０ ８ ６ ２ ９
（６）
２ １ ２ １ ２ １ ２ １ ２ １ ２ １ ２ １
積：１ ２ ６ ０ ６ ６ ４ １０ ２ ０ ０ １６ ６ ４ ９
各項の積の和： １＋２＋６＋０＋６＋６＋４＋（１＋０）＋２＋０＋０＋（１＋６）＋６＋４＋９＝５４
５４÷１０＝５ 残り４
補正位：１０−４＝６
チェック：１＋２＋６＋０＋６＋６＋４＋（１＋０）＋２＋０＋０＋（１＋６）＋６＋４＋９＋６＝６０
６０÷１０＝６
理由：補正コードを、コードの前の１５個の１０進数にそれぞれ掛けた１の位の数字の和を加算したものを、係数で整除された場合、コードが正しいことを示す。
結果：コード１１６０６３４５２００８６２９６は、正しい出版物のマルチメディアのインデックスコードである。

出版物の２次元コードの編成は、出版物のマルチメディアのインデックスコードの構成が１６桁の１０進数であり、そして、その１６桁の１０進数を２次元コードとして編成し、割り当てられる一段あたりの長さが一定の桁数であり、出版物毎のマルチメディアのインデックスコードの割り当てが唯一性を具備し、編成された２次元コードが、ＭＰＲ読取ペン又はその他のマルチメディア放送機器による読取の正確性を確保し、コンピュータの管理に便利を与えるように構成されることを特徴とする。

例えば、本発明の２次元コードが１１６０６３４５２００８６２９６の場合、配列順序によって６段に区分され、語種番号が１桁の数字の１に固定され、分類番号が２桁の数字の１６に固定され、種目番号が６桁の数字の０６３４５２に固定され、ページ番号が４桁の数字の００８６に固定され、コード番号が２桁の数字の２９に固定され、補正位が１桁の数字の６に固定されることによって、１−１６−０６３４５２−００８６−２９−６を取得し、即ち、その２次元コードコードは、符号が１の語種、分類符号が１６の第０６３４５２種出版物の第８６ページの第２９のコードを意味する。

Claims (4)

1. 以下のような
   （１）読取機器でコードパターンを読み取り、グレイコードパターンの画像を取得し、
   （２）前記のグレイコードパターンの画像に対して２値化処理をし、２値化画像を取得し、
   （３）２値化画像に対してデータ解析をし、点ごとのエッジを検出し、エッジ画像を取得し、
   （４）エッジ画像に対してデータ解析をし、その中の閉合境界を追跡すると共に、その中のすべての非閉合境界を捨て去り、閉合境界の画像を取得し、
   （５）閉合境界の画像に対してデータ解析をし、閉合境界毎の面積を算出し、位置決め点ユニットを選別し、
   （６）位置決め点ユニットに対して矩形マッピングを行い、単独のコードパターン符号の画像を１つ選定し、
   （７）そのコードパターン符号の画像におけるデータ点を組み分け、
   （８）データ点のマトリクスを再構成し、
   （９）符号語を回復させる
   ステップを含有し、
   前記のステップ（６）にて位置決め点ユニットに対して矩形マッピングを行う工程が以下のような
   （６１）画像の中心から最も近い１つの位置決め点を第１の基準点として選出し、
   （６２）第１の基準点から最も近いもう１つの位置決め点を第２の基準点として選出し、
   （６３）２つの基準点より構成される辺を目標矩形の基準辺とし、第１の基準点を原点に、第２の基準点の極座標（ｒ _０ 、θ _０ ）を算出し、
   （６４）第１の基準点に対する他の位置決め点の極座標（ｒ _ｉ 、θ _ｉ ）を算出し、但し、ｉ∈［１〜ｎ］になり、ｎが位置決め点ユニットの総数であり、
   （６５）基準辺に対して、第１の基準点を中心に、存在可能な４つのコードパターン符号の外接矩形におけるその他の位置決め点の極座標
   Ｐ _１ ＝（ｒ _０ 、θ _０ ）
   Ｐ _２ ＝（ｒ _０ ＊１．４１４、θ _０ ＋４５）、Ｐ３＝（ｒ _０ ＊１、θ _０ ＋９０）
   Ｐ _４ ＝（ｒ _０ ＊１．４１４、θ _０ ＋１３５）
   Ｐ _５ ＝（ｒ _０ ＊１、θ _０ ＋１８０）
   Ｐ _６ ＝（ｒ _０ ＊１．４１４、θ _０ ＋２２５）
   Ｐ _７ ＝（ｒ _０ ＊１、θ _０ ＋２７０）
   Ｐ _８ ＝（ｒ _０ ＊１．４１４、θ _０ ＋３１５）
   を算出し、但し、Ｐ _０ が第１基準点であり、Ｐ _１ が第２基準点であり、すべての極座標の角度を［０、３６０］度の範囲内に定め、
   （６６）ステップ（６４）の算出結果から、Ｐ _１ からＰ _８ までとマッピングする極座標点を探すと共に、第１の目標矩形をＰ _０ 、Ｐ _１ とＰ _２ 、Ｐ _３ によるマッピング点により構成するが、マッピングできない場合、第２の目標矩形をＰ _０ とＰ _３ 、Ｐ _４ 及びＰ _５ によるマッピング点により構成し、又、依然としてマッピングできない場合、第３の目標矩形をＰ _０ とＰ _５ 、Ｐ _６ 及びＰ _７ によるマッピング点により構成し、又、依然としてマッピングできない場合、第４の目標矩形をＰ _０ 、Ｐ _１ とＰ _８ 、Ｐ _７ によるマッピング点により構成し、又、依然としてマッピングできない場合、デコードが失敗になってしまう
   ことを含むことを特徴とする２次元コードのデコード方法。
2. 前記のステップ（５）にて位置決め点ユニットを選別する工程が、以下のような
   （５１）閉合境界毎の面積を算出し、すべての閉合境界の面積の柱状図を統計し、面積の柱状図における最も集中分布の面積値Ｓ_０を取り出し、
   （５２）面積がＳ_０を中心とした規定に合わせる誤差範囲内にある閉合境界は、データ点ユニットであり、面積がＳ_０の所定の倍数になると共に規定に合わせる誤差範囲内にある閉合境界は、位置決め点ユニットであり、
   所定のバーコードユニットの形状がドットである場合に、前記のステップ（５）の前に、更にステップ（５’）にドットを認識する工程、即ち
   （５１’）閉合境界におけるすべての境界点の画素の横座標を加算した和を境界点の総数で割り、閉合境界の中心点の画素の横座標ｕを得、又、すべての境界点の画素の縦座標を加算した和を、境界点の総数で割り、閉合境界の中心点の画素の縦座標ｖを得、
   （５２’）閉合境界の中心点の画素の座標（ｕ、ｖ）により四つの方向へ閉合境界の直径を走査して探すことによって、それぞれ四つの長さの値ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４を得、
   （５３’）平均直径をｄ＝（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）／４とし、円形の真円度をＮ＝｜ｄ−ｄ１｜／ｄ＋｜ｄ−ｄ２｜／ｄ＋｜ｄ−ｄ３｜／ｄ＋｜ｄ−ｄ４｜／ｄとして定義し、
   （５４’）閉合境界毎にそのＮ値を算出し、実測統計による結果に基づいて、設定閾値Ｔ_Ｎより大きいＮ値の閉合境界を捨て去り、残りの閉合境界をバーコードのドットユニットの境界とする
   ことを含むことを特徴とする請求項１に記載の２次元コードのデコード方法。
3. 前記のステップ（７）にてデータ点を組み分ける工程が以下のような、
   （７１）位置決め点の４点座標で１つの閉合四角形を描き、
   （７２）データ点が上記の現在のコードパターンのデータ点に属するデータ点の四角形に位置するかどうかを判断し、
   前記のステップ（８）にてデータ点のマトリクスを再構成する工程が以下のような、
   （８１）四角位置決め点ユニットモジュールの座標を設定することで、バーコードユニット毎に基盤座標を設定し、
   （８２）座標補正公式に基づいて、データ点毎の中心座標に応じて、バーコード符号の基盤に対応する座標を算出する
   ことを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の２次元コードのデコード方法。
4. 前記のステップ（７２）にて１つの点が四角形内にあるかどうかを判断する方法として、それぞれ１つの点が四角形の対応する２組の辺の間にあるかどうかを判断し、そうである場合、その点が四角形にあり、そうでない場合、その点が四角形になく、但し、両辺の直線方程式をｙ＝ｋ_１＊ｘ＋ｂ_１、ｙ＝ｋ_２＊ｘ＋ｂ_２とすれば、点（ｘ_０、ｙ_０）が両辺の間にある条件が、（ｋ_１＊ｘ_０＋ｂ_１−ｙ_０）＊（ｋ_２＊ｘ_０＋ｂ_２−ｙ_０）＜０になることを含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の２次元コードのデコード方法。

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